¿Qué es el diésel? El principio de funcionamiento, dispositivo y características técnicas del motor diesel

2024 Autor: Erin Ralphs | [email protected]. Última modificación: 2024-02-19 14:25

Los motores diésel son muy comunes en los turismos. Muchos modelos tienen al menos una opción en la gama de motores. Y eso sin contar los camiones, autobuses y equipos de construcción, donde se utilizan en todas partes. A continuación, consideramos qué es un motor diesel, diseño, principio de funcionamiento, características.

Definición

Esta unidad es un motor alternativo de combustión interna, cuyo funcionamiento se basa en el autoencendido del combustible atomizado por calentamiento o compresión.

Características del diseño

Un motor de gasolina tiene los mismos elementos estructurales que un motor diesel. El esquema de funcionamiento en su conjunto también es similar. La diferencia radica en los procesos de formación de la mezcla aire-combustible y su combustión. Además, los motores diésel son piezas más duraderas. Esto se debe a aproximadamente el doble de la relación de compresión de los motores de gasolina (19-24 frente a 9-11).

Clasificación

Según el diseño de la cámara de combustión, los motores diésel se dividen en opciones con cámara de combustión separada y con inyección directa.

En la primeraEn este caso, la cámara de combustión está separada del cilindro y conectada a él por un canal. Al comprimirse, el aire que ingresa a la cámara tipo vórtice se retuerce, lo que mejora la formación de la mezcla y el autoencendido, que comienza allí y continúa en la cámara principal. Anteriormente, los motores diésel de este tipo eran comunes en los turismos debido a que se distinguían por un nivel de ruido más bajo y un amplio rango de revoluciones de las opciones que se analizan a continuación.

En los motores diesel con inyección directa, la cámara de combustión está ubicada en el pistón y el combustible se suministra al espacio sobre el pistón. Este diseño se usó originalmente en motores de gran volumen y baja velocidad. Se distinguieron por un alto nivel de ruido y vibración y bajo consumo de combustible. Posteriormente, con la llegada de las bombas de combustible de alta presión controladas electrónicamente y la optimización del proceso de combustión, los diseñadores lograron un funcionamiento estable en un rango de hasta 4500 rpm. Además, mayor eficiencia, disminución de los niveles de ruido y vibración. Entre las medidas para reducir la rigidez del trabajo se encuentra una preinyección multietapa. Gracias a esto, los motores de este tipo se han generalizado en las últimas dos décadas.

Según el principio de funcionamiento, los motores diésel se dividen en motores de cuatro y dos tiempos, así como motores de gasolina. Sus características se analizan a continuación.

Principio de funcionamiento

Para entender qué es un motor diesel y qué determina sus características funcionales, es necesario considerar el principio de funcionamiento. La clasificación anterior de los motores de combustión interna de pistón se basa en el número de carreras incluidas en el ciclo de funcionamiento, que se distinguen por la magnitud del ángulo de rotación del cigüeñal.

Por lo tanto, el ciclo de trabajo de los motores de cuatro tiempos incluye 4 fases.

• Admisión. Ocurre cuando el cigüeñal gira de 0 a 180°. En este caso, el aire pasa al interior del cilindro a través de la válvula de entrada abierta a 345-355°. Al mismo tiempo, durante la rotación del cigüeñal de 10 a 15 °, se abre la válvula de escape, que se denomina superposición.
• Compresión. El pistón que se mueve hacia arriba a 180-360° comprime el aire 16-25 veces (relación de compresión) y la válvula de admisión se cierra al comienzo de la carrera (a 190-210°).
• Recorrido de trabajo, extensión. Ocurre a 360-540°. Al comienzo de la carrera, hasta que el pistón alcanza el punto muerto superior, se inyecta combustible en el aire caliente y se enciende. Esta es una característica de los motores diésel que los distingue de los motores de gasolina, en los que se produce un avance del encendido. Los productos de combustión resultantes empujan el pistón hacia abajo. En este caso, el tiempo de combustión del combustible es igual al tiempo de su suministro por la tobera y no dura más que la duración de la carrera de trabajo. Es decir, durante el proceso de trabajo, la presión del gas es constante, por lo que los motores diésel desarrollan más par. También una característica importante de tales motores es la necesidad de proporcionar un exceso de aire en el cilindro, ya que la llama ocupa una pequeña parte de la cámara de combustión. Es decir, la proporción de la mezcla aire-combustible es diferente.
• Liberar. A 540-720° de rotación del cigüeñal, la válvula de escape está abierta y el pistón se mueve hacia arriba para desplazar los gases de escape.

El ciclo de dos tiempos se caracteriza por fases más cortas y un único proceso de intercambio de gases en el cilindro (purga) que se produce entre el final de la carrera y el inicio de la compresión. Cuando el pistón se mueve hacia abajo, los productos de la combustión se eliminan a través de las válvulas o ventanas de escape (en la pared del cilindro). Más tarde, las ventanas de entrada se abren para dejar entrar aire fresco. A medida que sube el pistón, todas las ventanas se cierran y comienza la compresión. Justo antes de alcanzar el TDC, se inyecta combustible y se enciende, comienza la expansión.

Debido a la dificultad de purgar la cámara de turbulencia, los motores de dos tiempos solo están disponibles con inyección directa.

El rendimiento de estos motores es 1,6-1,7 veces mayor que el rendimiento de un motor diésel de cuatro tiempos. Su crecimiento es proporcionado por la aplicación dos veces más frecuente de golpes de trabajo, pero se reduce parcialmente debido a su menor tamaño y soplado. Debido al doble número de carreras, el ciclo de dos tiempos es especialmente relevante si es imposible aumentar la velocidad.

El principal problema de estos motores es el barrido debido a su corta duración, que no se puede compensar sin reducir la eficiencia acortando la carrera. Además, es imposible separar el escape y el aire fresco, por lo que parte de este último se elimina con los gases de escape. Este problema se puede resolver proporcionando ventanas de escape anticipadas. En este caso, los gases comienzan a eliminarse antes de la purga y, una vez que se cierra la salida, el cilindro se complementa con aire fresco.

Además, cuandousando un cilindro, hay dificultades con el sincronismo de apertura / cierre de ventanas, por lo tanto, hay motores (PDP) en los que cada cilindro tiene dos pistones que se mueven en el mismo plano. Uno de ellos controla la admisión, el otro controla el escape.

Según el mecanismo de implementación, la purga se divide en ranurada (ventana) y válvula ranurada. En el primer caso, las ventanas sirven como aberturas de entrada y salida. La segunda opción implica usarlos como puertos de admisión, y la válvula en la culata sirve como salida.

Por lo general, los motores diésel de dos tiempos se utilizan en vehículos pesados como barcos, locomotoras diésel y tanques.

Sistema de combustible

El equipo de combustible de los motores diesel es mucho más complicado que el de los motores de gasolina. Esto se debe a los altos requisitos de precisión del suministro de combustible en términos de tiempo, cantidad y presión. Los componentes principales del sistema de combustible - bomba de inyección, inyectores, filtro.

El sistema de suministro de combustible controlado por computadora (Common-Rail) es ampliamente utilizado. Ella lo eyacula en dos tiros. El primero de ellos es de pequeño tamaño, sirviendo para aumentar la temperatura en la cámara de combustión (preinyección), lo que reduce el ruido y las vibraciones. Además, este sistema aumenta el par motor a bajas velocidades en un 25 %, reduce el consumo de combustible en un 20 % y el contenido de hollín en los gases de escape.

Turboalimentación

Las turbinas se utilizan mucho en los motores diesel. Esto se debe a la mayor (1,5-2) veces la presión de los gases de escape, quehacer girar la turbina, lo que evita el retraso del turbo proporcionando un impulso desde las rpm más bajas.

Arranque en frío

Puedes encontrar muchas reseñas de que el diésel no arranca a bajas temperaturas. La dificultad de arrancar dichos motores en condiciones de frío se debe al hecho de que esto requiere más energía. Para facilitar el proceso, están equipados con un precalentador. Este dispositivo está representado por bujías incandescentes colocadas en las cámaras de combustión que, cuando se enciende el encendido, calientan el aire en ellas y funcionan durante otros 15-25 segundos después del arranque para garantizar la estabilidad del motor frío. Gracias a esto, los motores diesel se encienden a temperaturas de -30 … -25 ° С.

Características del servicio

Para garantizar la durabilidad en funcionamiento, debe saber qué es un motor diésel y cómo mantenerlo. La prevalencia relativamente baja de los motores considerados en comparación con los motores de gasolina se explica, entre otras cosas, por un mantenimiento más complejo.

En primer lugar, esto se refiere al sistema de combustible de alta complejidad. Debido a esto, los motores diesel son extremadamente sensibles al contenido de agua y partículas mecánicas en el combustible, y su reparación es más costosa, así como el motor en su conjunto, en comparación con la gasolina del mismo nivel.

En el caso de una turbina, los requisitos de calidad del aceite de motor también son elevados. Su recurso suele ser de 150 mil km, y el costo es alto.

En cualquier caso, los motores diésel deben cambiarse de aceite con más frecuencia que los motores de gasolina (2 veces según las normas europeas).

Como eraseñaló que estos motores tienen problemas de arranque en frío cuando el diésel no arranca a bajas temperaturas. En algunos casos, esto se debe al uso de un combustible inadecuado (dependiendo de la temporada, se utilizan diferentes grados en estos motores, ya que el combustible de verano se congela a bajas temperaturas).

Rendimiento

Además, a muchas personas no les gustan las cualidades de los motores diesel como menor rango de potencia y velocidad de operación, niveles más altos de ruido y vibración.

Un motor de gasolina suele superar a un motor diésel similar en términos de rendimiento, incluida la capacidad en litros. El motor del tipo en cuestión al mismo tiempo tiene una curva de par más alta y uniforme. Una relación de compresión más alta, que proporciona más torque, obliga al uso de piezas más fuertes. Como son más pesados, se reduce la potencia. Además, esto afecta a la masa del motor y, por tanto, al coche.

El pequeño rango de velocidades de funcionamiento se debe a que el combustible se enciende durante más tiempo, por lo que no tiene tiempo de quemarse a altas velocidades.

El aumento de los niveles de ruido y vibración provoca un fuerte aumento de la presión en el cilindro durante el encendido.

Las principales ventajas de los motores diésel se consideran mayor tracción, eficiencia y respeto por el medio ambiente.

La tracción, es decir, un alto par a bajas velocidades, se explica por la combustión del combustible a medida que se inyecta. Esto proporciona una mayor capacidad de respuesta y facilita el uso eficiente de la energía.

La economía está impulsada por ambosbajo consumo, y el hecho de que el gasóleo es más barato. Además, es posible utilizar crudos pesados de bajo grado debido a la ausencia de requisitos estrictos de volatilidad. Y cuanto más pesado sea el combustible, mayor será la eficiencia del motor. Finalmente, los motores diésel funcionan con mezclas pobres en comparación con los motores de gasolina y con una alta relación de compresión. Este último proporciona una menor pérdida de calor con los gases de escape, es decir, una mayor eficiencia. Todas estas medidas reducen el consumo de combustible. Diesel, gracias a esto, gasta un 30-40% menos.

El respeto por el medio ambiente de los motores diesel se explica por el hecho de que sus gases de escape tienen un contenido más bajo de monóxido de carbono. Esto se logra mediante el uso de sofisticados sistemas de limpieza, gracias a los cuales el motor de gasolina ahora cumple con los mismos estándares ambientales que un motor diésel. Anteriormente, este tipo de motor era significativamente inferior a la gasolina en este aspecto.

Solicitud

Como se desprende claramente de lo que es un motor diésel y cuáles son sus características, estos motores son más adecuados para los casos en los que se necesita una gran tracción a bajas revoluciones. Por lo tanto, están equipados con casi todos los autobuses, camiones y equipos de construcción. En cuanto a los vehículos privados, entre ellos estos parámetros son los más importantes para los SUV. Debido a la alta eficiencia, los modelos urbanos también están equipados con estos motores. Además, son más convenientes de manejar en tales condiciones. Las pruebas de conducción diésel dan testimonio de ello.